不同磷肥用量對水稻產量效益、磷肥利用率及土壤養分的影響

張錦濱，王曉云，孟 圓，孫玉香，馬洪波

（1興化市現代農業發展服務中心，江蘇興化 225700；2南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210014；3江蘇省農業科學院，南京 210014）

0 引言

水稻是江蘇省主要糧食作物之一，水稻年種植面積220萬hm2、總產1900萬t左右，單產8400 kg/hm2左右，位居全國前列，而磷素是保證水稻正常發育生長的重要營養元素，對水稻增產和品質提高具有十分重要的作用[1]。人們為了追求水稻高產，往往過量施用磷肥，磷肥施入土壤后淋洗流失小，枸溶性磷在土壤中留存時間長，加之每年磷肥的施用，土壤中磷的積累越來越多，然而磷肥的當季利用率一般只有10%～25%[2]，相對應的導致土壤有效磷含量快速增加，從20世紀80年代第二次土壤普查的6.84 mg/kg，增加至27.4 mg/kg[3-4]，磷肥的過量施用不但沒起到增產的作用，還有可能會導致作物減產，適量減少磷肥用量能夠使作物穩產增產，不但增加了經濟效益，而且又減少了磷肥對環境的污染[5]。易均[6]研究表明磷肥減少10%～20%施用，水稻不減產，且明顯提高磷肥利用率，田昌[7]通過水稻減磷施用試驗發現，磷肥減量既保證高產穩產，又有效降低稻田施肥初期N、P徑流損失風險，李武等[8]研究表明，減量施磷處理可以提高華南早晚兼用型水稻的有效穗數、穗粒數和結實率，進而增加產量。魏媛媛[9]認為減磷15%與常規施肥相比能夠增加水稻的產量。

根據調查，江蘇農民習慣施肥大部分采用15-15-15比例的復合肥，氮磷鉀三要素比例為1:1:1。胡中澤等[10]通過研究江蘇水稻品種‘9108’養分吸收量，得出水稻每100 kg籽粒氮、磷、鉀養分吸收量分別為2.64、0.44、2.63 kg；當地習慣施肥氮磷鉀比例與籽粒氮磷鉀吸收量比例相比，磷肥比例嚴重失調，磷肥存在極大的浪費。因此，通過研究不同磷肥施用量對水稻產量效益、磷肥利用率及土壤養分的影響，以期為當地水稻磷肥施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年設在江蘇省興化市周莊試驗點進行。該試驗點常年雨水豐沛，日光充足，氣候溫暖，四季分明，無霜期較長，境內湖泊眾多，河流縱橫，屬水網圩區。試驗區地勢平坦，具體土壤類型、土壤肥力水平見表1。

表1 興化周莊土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

供試水稻品種為當地主栽品種‘9108’。供試肥料為心連心產46.4%尿素、濟南鴻橋化工14%過磷酸鈣、羅布泊50%硫酸鉀。

1.3 試驗設計

設6個處理，分別為純磷(P2O5)用量0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2，3次重復。另增加1個純空白對照（不施任何肥料）。除純空白對照外，各處理施純氮(N)150 kg/hm2、鉀肥(K2O)90 kg/hm2作為肥底。

氮肥品種為普通尿素（含N 46%）、磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O514%）、鉀肥為硫酸鉀（含K2O 50%）。氮肥運籌按基肥:基追比5:2:3進行，追肥分別在分蘗期和拔節期，詳見表2。

表2 水稻磷肥用量試驗方案 kg/hm2

1.4 測試項目與方法

按照NY/T 3241的規定進行試驗記錄。按照NY/T 2911的規定進行莖葉和籽粒采樣。按照NY/T 2911的規定進行莖葉和籽粒樣品處理。組織有經驗的專家，進行收獲計產。每個小區單打、單收、單計產。測定并記錄各處理莖葉和籽粒的重量。

采用凱氏定氮法測定莖葉、籽粒全氮的含量。采用鉬銻抗比色法測定莖葉、籽粒全磷的含量。采用火焰光度計法測定莖葉、籽粒全鉀的含量。

1.5 計算公式

各計算公式如(1)～(8)所示。

1.6 數據處理

利用SPSS 22中文版分析軟件進行統計分析，用Duncan’s multiple range test法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同磷肥用量對水稻產量及產量構成因素的影響

由表3可知，隨著磷肥用量的增加，水稻產量呈現先增加后降低的趨勢，磷肥五氧化二磷用量37.5 kg/hm2的水稻產量最高，達到11781.15 kg/hm2，顯著高于五氧化二磷用量150 kg/hm2的水稻產量(P<0.05)，產量順序為 ，五 氧 化 二 磷 用 量 37.5 kg/hm2＞75 kg/hm2＞112.5 kg/hm2＞0 kg/hm2＞150 kg/hm2，表明不是磷肥用量越多越好，五氧化二磷用量在37.5～75 kg/hm2比較適宜興化地區水稻生長，超過75 kg/hm2，不僅增加了肥料成本，造成環境污染，而且造成水稻減產，因此在農民常規五氧化二磷用量90 kg/hm2可以減量到37.5 kg/hm2。

表3 不同磷肥用量下水稻產量及產量構成因素的比較

從產量的構成因素來看，千粒重、穗數和穗粒數隨著磷肥用量的增加呈現先增加后下降的趨勢，磷肥五氧化二磷用37.5 kg/hm2處理的水稻穗數和穗粒數的最高，是磷肥五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的水稻產量增產的最主要原因，其中五氧化二磷用量37.5kg/hm2處理的水稻穗數顯著的高于不施肥空白處理(P<0.05)，穗粒數顯著高于不施肥空白和五氧化二磷用量150 kg/hm2處理(P<0.05)。

由表4可知，從籽粒氮含量來看，隨著磷肥用量的增加，籽粒氮含量增加，五氧化二磷用量150 kg/hm2處理的籽粒氮含量最高，顯著高于不施肥的空白處理(P<0.05)，從籽粒磷含量來看，隨著磷肥用量的增加，籽粒磷含量呈現先增加后減少的趨勢，五氧化二磷用量75 kg/hm2處理的籽粒磷含量最高，處理間無顯著差異(P＞0.05)。從籽粒鉀含量來看，籽粒鉀含量呈現先增加后減少的趨勢，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的籽粒磷含量最高，顯著高于不施肥的空白處理(P<0.05)。

表4 不同磷肥用量下水稻籽粒和秸稈氮磷鉀含量的影響 g/kg

另外，從秸稈氮含量來看，隨著磷肥用量的增加，秸稈氮含量呈現增加的趨勢，五氧化二磷用量150 kg/hm2處理的秸稈氮含量最高，顯著高于不施磷處理(P<0.05)，從秸稈磷含量來看，隨著磷肥用量的增加，秸稈氮含量呈現增加的趨勢，五氧化二磷用量150 kg/hm2處理的秸稈磷含量最高，顯著高于不施磷處理(P<0.05)。從秸稈鉀含量來看，秸稈鉀含量呈現先增加后減少的趨勢，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的秸稈鉀含量最高，顯著高于不施肥的空白處理(P<0.05)。

2.2 不同磷肥用量對水稻經濟效益的影響

由表5可知，隨著磷肥用量的增加，水稻產值呈現先增加后降低的趨勢，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的水稻產值最高，達到35343.45元/hm2，其次為五氧化二磷用量75 kg/hm2處理的水稻產值，五氧化二磷用量150 kg/hm2處理的水稻產值最低，表明磷肥用量過多減少了水稻產值。從凈收益來看，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的水稻凈收益最高，分別高于五氧化二磷用量75、112.5、150 kg/hm2處理8.61%、19.48%、26.51%，與五氧化二磷用量150 kg/hm2處理達到了顯著水平(P<0.05)。另外，從產投比角度，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的產投比最高，高于五氧化二磷用量 75、112.5、150 kg/hm2處理，與五氧化二磷用量150 kg/hm2處理達到了顯著水平(P<0.05)，表明五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的水稻經濟效益最高，超過37.5 kg/hm2的水稻經濟效益呈現下降趨勢。

表5 不同磷肥用量下水稻的經濟效益比較

2.3 不同磷肥用量對水稻磷肥效率的影響

由表6可知，水稻磷肥表觀利用率隨磷肥用量的增加而下降，施磷量37.5 kg/hm2的磷肥利用率最高，與各處理之間差異較明顯，處理P37.5顯著高于P112.5和P150(P<0.05)；施磷量37.5 kg/hm2的磷肥生理利用率最高，顯著的高于P150(P<0.05)；磷肥農學利用率P37.5處理最高，P37.5、P75、P112.5和P150均達到了顯著水平。磷肥偏生產力隨磷肥用量的增加而下降，P37.5顯著高于P75、P112.5和P150(P<0.05)。可見合理的磷肥用量可提高水稻產量并能獲得較高的磷肥利用率。

表6 不同磷肥用量下水稻的磷肥效率比較

2.4 不同磷肥用量對土壤養分的影響

由表7可知，隨著施磷量的增加，pH呈現降低的趨勢，處理間未達到顯著差異，表明磷肥增加會降低土壤pH，進而加劇土壤酸化；隨著施磷量的增加，堿解氮呈現先降低后升高的趨勢，P37.5處理的堿解氮最低，原因可能是高產量的水稻植株隨之會吸收土壤中更多的有效態的氮；隨著施磷量的增加，有效磷呈現升高的趨勢，與施磷量的增加有關，施磷量的增加會導致土壤磷的積累；隨著施磷量的增加，速效鉀呈現升高的趨勢，處理間未達到顯著水平；隨著施磷量的增加，有機質呈現先降低后升高的趨勢，P37.5處理的有機質含量最低，原因可能是高產量的水稻植株會帶走土壤中更多的有機質。

表7 不同磷肥用量下水稻土養分比較

3 結論

通過在興化水稻磷肥用量試驗發現，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2處理的水稻產量最高，產量構成因素中的千粒重、穗數、穗粒數均高于其他處理，表明在土壤速效磷較高的土壤上，農民常規五氧化二磷用量90 kg/hm2完全可以減量到37.5 kg/hm2，不僅減少了肥料成本，也減少了對環境的污染，增加了肥料利用率，磷肥利用率可達到34.14%，達到了肥料減量增效的效果。磷肥用量超過37.5 kg/hm2，會明顯增加土壤有效磷的積累，磷肥利用效率明顯下降，增大對環境污染的風險，而且會增加生產成本，降低水稻的經濟效益，不建議施用過多的磷肥。另外，五氧化二磷磷用量在37.5 kg/hm2能夠有效增加籽粒和秸稈鉀含量，五氧化二磷磷用量在75 kg/hm2能夠有效增加籽粒磷含量。

4 討論

4.1 磷肥用量對水稻產量的影響

磷是水稻生長發育所需的大量營養元素之一，施用磷肥是水稻獲得高產的重要農業手段之一[11]。大量研究表明，在一定施磷范圍內，水稻產量隨施磷量的增加而增加，但超過一定用量，水稻產量呈下降趨勢[12-14]。本研究的結果表明，水稻的產量隨著施磷量的增加呈現先增加后減少的趨勢，當施磷量增加至37.5 kg/hm2，產量開始減少，同時產量構成因素穗數、穗粒數、千粒重隨著施磷量的增加也呈現先增加后減少的趨勢，最高點在施磷量為37.5 kg/hm2。由此可見，水稻產量并不會隨施磷量的不斷增加而增加，合理的磷肥用量才是水稻產量高產高效的有效途徑。

4.2 磷肥用量對水稻磷肥效率的影響

肥料利用率是衡量施肥效益和施肥科學合理性的重要指標[15]，合理的磷肥施用量，能夠提高水稻磷肥利用率[16-18]。陳世平[19]的研究結果表明隨著磷肥施用量的增加，水稻磷肥利用率呈現先增加后下降的趨勢。侯云鵬[20]通過2年的水稻田間定位試驗表明，水稻磷肥農學利用效率、磷肥偏生產力和磷肥利用率均呈現隨施磷量的增加而下降的趨勢，施磷量從40 kg/hm2增加到160 kg/hm2，磷肥偏生產力、磷肥利用率和磷肥農學利用效率分別由214.1 kg/kg、31.8%和15.9 kg/kg下降至65.8 kg/kg、19.2%和9.5 kg/kg。包明光的研究表明，隨著磷肥用量的增加，當季磷肥利用率在降低，合適的施磷量能夠提高磷肥利用率，稻谷產量能達到10500 kg/hm2，當季磷肥利用率在35%左右[21]。本研究結果顯示，水稻磷肥農學利用效率、磷肥生理利用率、磷肥偏生產力和磷肥利用率均呈現隨施磷量的增加而下降的趨勢，施磷量為37.5 kg/hm2的磷肥效率最高。

4.3 磷肥用量對土壤養分的影響

增加磷肥施用可增加部分土壤養分含量，隨著磷肥用量的增加，土壤pH影響不大，土壤有效磷、速效鉀、有機質含量均有所提高[22]。陳均玲[16]的研究表明，隨著磷肥用量的增加，土壤有機質、速效鉀呈現先升高后降低的趨勢，pH下降，有效磷增加的趨勢。本研究結果表明，隨著施磷量的增加，土壤pH呈現降低的趨勢，土壤堿解氮和有機質呈現先降低后升高的趨勢，土壤有效磷、速效鉀呈現升高的趨勢，當施磷量從0 kg/hm2到150 kg/hm2時，土壤有效磷由32.67 mg/kg升高至35.32 mg/kg，富磷土壤標準為土壤有效磷含量為20 mg/kg，滿足了作物高產需求[23]，本試驗的土壤有效磷含量已超過富磷土壤標準，因此，磷肥施用過多，會造成較高的土壤磷積累，進而污染環境。